電験3種の機械科目で頻出の直流電動機の特性に関する論説問題。本記事では、令和7年度上期 A問題1で出題された、分巻・直巻・複巻電動機の特徴の正誤を問う問題を解説します。
カギは \( N=(V-I_aR_a)/K\phi \) と \( T=K\phi I_a \) の2式。とくに直巻では磁束が負荷電流に比例するため、トルクは電流の2乗に比例します。
ほぼ同じ問題が 【機械】平成25年度A問題1 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。
令和7年度上期 機械科目 A問題1：問題文と選択肢
5つの記述を2本の式に当てはめて判定していきます。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和7年度上期 第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題1
電験3種 機械科目 【直流機】 令和7年度上期 A問題1
直流電動機に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1) 直巻電動機は、負荷電流の増減によって回転速度が大きく変わる。トルクは、回転速度が小さいときに大きくなるので、始動時のトルクが大きいという特徴があり、クレーン、巻上機などの電動機として適している。
(2) 分巻電動機の速度制御の方法の一つとして界磁制御法がある。これは、界磁巻線に直列に接続した界磁抵抗器によって界磁電流を調整して界磁磁束の大きさを変え、速度を制御する方法である。
(3) 分巻電動機は、端子電圧を一定として機械的な負荷を増加したとき、電機子電流が増加し、回転速度は、わずかに減少するがほぼ一定である。このため、定速度電動機と呼ばれる。
(4) 複巻電動機には、直巻界磁巻線及び分巻界磁巻線が施され、合成界磁磁束が直巻界磁磁束と分巻界磁磁束との和になっている構造の和動複巻電動機と、差になっている構造の差動複巻電動機とがある。
(5) 直巻電動機は、界磁電流が負荷電流（電動機に流れる電流）と同じである。このため、未飽和領域では界磁磁束が負荷電流に比例し、トルクも負荷電流に比例する。
出題のポイント：5つの記述を2本の式に当てはめる
この問題は分巻・直巻・複巻の特性を横断的に問うものですが、使う式は2本だけです。記述を読むたびに、この2本のどちらの話かを判定していけば確実に処理できます。
| 分巻 | 直巻 | |
| 磁束 φ | 一定（界磁は端子に並列） | φ ∝ I（界磁は電機子と直列） |
| トルク T＝KφIa | T ∝ I（1乗） | T ∝ I2（2乗） |
| 速度 N | ほぼ一定（定速度電動機） | 大きく変わる（無負荷で暴走） |
| 向く用途 | 工作機械・送風機 | クレーン・巻上機・電車 |
この表さえ作れれば、5つの記述は機械的に判定できます。
5つの記述を順に判定する
(1) 直巻は速度が大きく変わり、始動トルクが大きく、クレーン・巻上機に適する → 正しい
直巻は φ∝I なので、負荷が軽いと磁束が減って速度が上がり、負荷が重いと磁束が増えて速度が下がります。これが「大きく変わる」の中身です。始動時は電流が最大＝磁束も最大＝トルクも最大——重い物を静止から動かす用途にぴったりです。
(2) 分巻の界磁制御法：界磁抵抗器で界磁電流を調整して速度を制御 → 正しい
N＝(V−IaRa)/(Kφ) で φ は分母にいます。界磁抵抗を増やす ⇒ 界磁電流が減る ⇒ φ が減る ⇒ 速度が上がる——弱め界磁です。記述に誤りはありません。
(3) 分巻は負荷を増やすと電機子電流が増え、速度はわずかに減少するがほぼ一定 → 正しい
φ が一定なので、トルクを増やすには電流を増やすしかありません（T＝KφIa）。電流が増えると抵抗降下 IaRa が増えて分子が減るので速度は下がりますが、Ra が小さいので下がり幅はわずか——だから定速度電動機と呼ばれます。
(4) 複巻には和動複巻と差動複巻がある → 正しい
複巻は直巻界磁巻線と分巻界磁巻線を両方持ちます。2つの磁束が加わる向きなら和動、打ち消す向きなら差動——記述のとおりです。
| 種類 | 合成磁束 | 負荷が増えると | 使われ方 |
| 和動複巻 | 直巻＋分巻（和） | 磁束が増える ⇒ トルクが伸びる | 一般的。始動トルクが要る用途 |
| 差動複巻 | 分巻−直巻（差） | 磁束が減る ⇒ 速度がほぼ一定に保たれる | 特殊用途（電気溶接機など） |
(5) 直巻は φ ∝ I なので、トルクも負荷電流に比例する → 誤り
前半は完全に正しく、最後の一言だけが誤りです。φ ∝ I まで正しく述べておきながら、それを T＝KφI に代入していません。
直巻は界磁電流＝負荷電流なので、未飽和では磁束が電流に比例。
φ 自身が I なので、掛け算して2乗になる。
「比例」ではなく「2乗に比例」。
「比例する」で止まってしまうのがこの選択肢の罠です。φ が定数なら比例でよいのですが、φ 自身が I なのだから2乗になる——直巻の最重要ポイントがここに集約されています。
☝️ ひっかけの作り方：途中まで正しい記述を書き、結論だけをすり替えるという典型的な作り方です。「〜なので、〜」という文は、前提と結論を別々に判定すると引っかかりません。本問では前提（φ∝I）は正しく、結論（T∝I）だけが誤りです。
★同一問題：平成25年度 A問題1（番号が違う）
この問題は平成25年度 A問題1とまったく同じ問題です。5つの記述の文面も、誤りの内容（直巻のトルクは2乗）も完全に一致しています。
| 平成25年度 A問題1 | 令和7年度上期 A問題1（本問） | |
| 誤りの記述 | 「直巻…トルクも負荷電流に比例する」 | 同じ文面 |
| その記述の位置 | (3) | (5) |
| 正解の番号 | (3) | (5) |
| 他の4記述 | 同じ内容 | 順番だけ入れ替え |
同じ問題なのに正解の番号が (3) と (5) で違います。12年ぶりの再出題で、選択肢の順番だけを入れ替えてある——「(3)が正解」と番号で覚えていた人は確実に外します。
覚えるべきは番号ではなく「直巻のトルクは2乗」という中身です。どの位置に置かれても、その一文を見つけられるかが問われています。
⏱️ 本番での進め方
① N と T の2式を余白に書き、分巻は φ 一定、直巻は φ∝I を添える。
② 記述を「〜なので」で切って、前提と結論を別々に判定する。
③ 直巻でトルクの話が出たら「2乗か」を確認。「比例」で止まっていたら誤り。
④ 正解の番号は年度で変わる。中身で覚える。
💡 覚え方
分巻は φ 一定 ⇒ T∝I・N ほぼ一定（定速度電動機）。直巻は φ∝I ⇒ T∝I2・N は大きく変わる。複巻は和動（磁束が加わる）と差動（打ち消す）。界磁制御は φ が分母なので弱めれば速くなる。
⚠️ よくある間違い
「直巻はトルクが電流に比例」で納得してしまうのが最頻です。φ∝I を T＝KφI に代入する——φ 自身が I なのだから2乗です。もう一つは(4)の複巻の説明を疑ってしまうケースですが、和動と差動の定義はこのとおりで誤りはありません。
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